一種用於小尺寸柱面刀具的雷射標刻方法

2023-05-22 15:12:41 3

專利名稱：一種用於小尺寸柱面刀具的雷射標刻方法
技術領域：
本發明涉及一種用於小尺寸柱面刀具的雷射標刻方法，將包含刀具信息的一維條碼採用雷射標刻方法直接標刻在刀具柱面，實現了刀具信息的標刻和識別，有效解決了小尺寸柱面刀具的標識問題。
背景技術：
目前國內常用的刀具標識方法主要有紙制卡片、一維條碼標籤、射頻識別、密紋磁碼、直接噴碼、雷射標刻等技術，其中紙制卡片是一種完全依靠手工管理的方式；一維條碼標籤易於破損、汙損，而且對於刀具管理來說，條碼標識與刀具分離，在配刀和裝刀及以後的過程中，不能夠實現刀具數據自動採集，不能夠準確跟蹤控制刀具的使用過程；射頻識別技術在刀具跟蹤管理中的應用也有很大的局限性，對於小尺寸的刀具，要選擇合適的電子標籤並將其嵌入到刀具中非常困難，而且電子標籤被嵌入刀具之後，可能會改變刀具的物理參數；密紋磁碼耐磨損性差，信息易丟失，不適合在強磁、強電等工業環境下使用；直接噴碼可擦拭，只適用於在制品或中間產品的標識；其它方法如絲網印刷條碼易脫落，衝模打標以平面為主，這些方法對刀具的標識有很大的局限性。綜合國內外現有文獻資料，對於刀具來說，因為可用的面積小，表面彎曲並且反光，雷射標刻已經被證明是唯一能夠保證圖象質量的標識技術手段。通過選擇合理的雷射標刻方法，能夠有效解決刀具的標識和刀具信息現場追蹤問題。對於小尺寸柱面刀具的標識主要有以下問題I、對大量的柱面刀具，由於圓柱曲率的變化導致條碼圖像失真，給圖像的識別造成很大的困難。現有二維條碼Datamatrix在刀具上的正常識別尺寸為4x4mm2,要求刀具直徑大於Φ16_。對於直徑小於Φ16_的刀具，現有二維條碼標刻技術還不能很好解決。2、金屬表面存在強烈的鏡面反射光，降低了條碼圖象的對比度，使條碼的識別率很低。通過試驗抓取的圖像來看，對於大量的銀白色表面的刀具，反光區條碼圖像對比度幾乎為零，條碼圖像根本無法從背景中分離出來，也就無法識別。3、現有的柱面刀具，採用二維條碼標識技術刀具的識別速度較低，識別一個條碼一般需要5 10s，現有速度對擁有大量刀具的數控車間和刀具管理業務部門都是難以接受的，必須採取措施提高現有技術的識別效率。

發明內容
要解決的技術問題為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種用於小尺寸柱面刀具的雷射標刻方法，有效解決了小尺寸柱面刀具的標識問題。技術方案一種用於小尺寸柱面刀具的雷射標刻方法，其特徵在於步驟如下步驟I :選擇一維條碼code39碼,最小條寬比為I. 5, 一維條碼高度選擇O. 5mm 2mm，填充線間距O. 03 O. 05，填充線方向為垂直，正填；步驟2 :採用雷射器將 一維條碼Code39碼完全聚焦打在刀具柱面，雷射器工作功率為30-50W，有效矢量步長為O. 005 O. 01mm，有效矢量步間延時為20 80 μ s ;步驟3:保持刀具裝卡位置不變，上下微調雷射焦距上下微調雷射焦距為±0. Imm,重複步驟2 —次,標刻完成。所述雷射器的最小線寬O. 015mm,重複精度±0. 003mm,雕刻深度< O. 1mm。所述雷射器為Nd: YAG雷射器。所述一維條碼code39碼寬比為I. 75。所述一維條碼code39碼高度為1_。有益效果本發明提出的一種用於小尺寸柱面刀具的雷射標刻方法，將雷射標刻技術和一維條碼技術相結合，即將包含刀具信息的一維條碼採用雷射標刻方法直接標刻在刀具柱面，實現了刀具信息的標刻和識別，有效解決了小尺寸柱面刀具的標識問題。本方法的效果主要體現在以下四個方面(I)解決了小直徑刀具的雷射標識問題，採用本方法，刀具最小可標刻直徑尺寸不受限制。試驗已經做到直徑(p2mm小直徑鑽頭的標識。(2)有效利用金屬鏡面反射光和雷射偏焦方法增加條碼的對比度。在二維條碼識別時無法克服的金屬鏡面反光在一維條碼識別時成為有利因素，反而增大了一維條碼的對比度，使識別率達到100%。(3)大幅提高了刀具的識別速度，採用一維條碼，條碼的識讀時間小於ls，遠低於二維條碼的5 10s。(4)為刀具標刻的工程化應用奠定了堅實的基礎，刀具作為重要的製造資源，其品種繁多，數量巨大。隨著數位化生產線、生產車間的建設，數控工具機的大量使用，刀具的需求量在不斷增加，刀具成本所佔企業成本的比例也在不斷上升。據統計目前刀具成本大約佔到企業各種製造成本的25 % 30 %，其中直接成本約佔加工總成本的8 %，間接成本(包括刀具的購買、選擇、檢測、庫存、修磨等產生的成本)約為刀具直接成本的2 3倍。在生產過程中，刀具管理也成為決定生產效率的重要因素，由於缺少刀具，16%的生產調度無法滿足，40% 80%的時間用來尋找或補充刀具。因此，解決刀具的直接標識，尤其是小尺寸刀具的直接標識，是提高刀具管理效率，降低刀具使用成本的有效途徑。


圖I :本發明刀具雷射標刻/識別工作過程示意圖；圖2 :實施例φ2鑽頭上標識的一維條碼圖3 :實施例φ5立銑刀上標識的一維條碼
具體實施例方式現結合實施例、附圖對本發明作進一步描述I、一維條碼、雷射標刻設備和識別設備的選擇(I) 一維條碼選擇
由於不同企業其刀具編碼規則各異，刀具編碼所包含的字符數不同，由於Code 39條碼是一種符號長度可變的非連續型條形碼，可以表示可變格式的字符。因此一維條碼選用 code39 碼。(2)雷射標刻設備選擇小尺寸刀具雷射標刻設備選擇Nd:YAG雷射器，為了提高標刻條碼質量，選取的雷射器還必須具有較高的重複精度和較細的線寬，要求其最小線寬O. 015mm，重複精度±0. 003mm,雕刻深度< O. 1mm。(3) 一維條碼識別設備的選擇主要採用雷射掃描器，也可採用識別二維條碼的CXD圖像式識別器。 2、小尺寸柱面刀具雷射標刻的工藝方法和參數選擇由於小尺寸柱面刀具上沒有足夠的空間能夠標記二維條碼，本公司經過大量試驗將一維條碼用於小尺寸柱面刀具的標記和識別，取得了非常好的應用和識別效果。正確識別一維條碼的反差高達80%，對於非列印條碼很難做到，因此一維條碼在刀具上的應用必須解決條碼的反差問題。經過大量試驗，我們採用雷射偏焦方法，提高了一維條碼條的寬度，增大了條空反差，使一維條碼的反差超過90%，識別率和識別速度都得到大巾畐提聞。(I)米用Code 39條碼記錄刀具編碼/[目息,具體/[目息根據企業刀具編碼規則確定，長度和包含的字符數均可變。(2)設置條碼的長度通過調整條寬比改變條碼的長度，最小條寬比為I. 5。實際應用中優先設置條碼條寬比為I. 75。此時條碼長度24mm，與之相對應的刀具最小可標識長度 28mm。(3)設置條碼的高度一維條碼高度選擇O. 5_ 2_，根據刀具直徑具體確定，考慮到實際使用環境，優先設置條碼高度為1mm。(4)設置條碼的填充參數主要包括條碼大小(高度、寬度)、條空間距、填充線間距、填充線方向、正填反填等。見表I。表I 一維條碼用於刀具標識的關鍵參數
權利要求
1.一種用於小尺寸柱面刀具的雷射標刻方法，其特徵在於步驟如下 步驟I :選擇一維條碼code39碼,最小條寬比為I. 5,一維條碼高度選擇O. 5mm 2mm,填充線間距O. 03 O. 05，填充線方向為垂直，正填； 步驟2 :採用雷射器將ー維條碼Code39碼完全聚焦打在刀具柱面，雷射器工作功率為30-50W，有效矢量步長為O. 005 O. 01mm，有效矢量步間延時為20 80 μ s ; 步驟3 :保持刀具裝卡位置不變，上下微調雷射焦距為±0. 1mm，重複步驟2—次，標刻完成。
2.根據權利要求I所述用於小尺寸柱面刀具的雷射標刻方法，其特徵在於所述雷射器的最小線寬O. 015mm,重複精度±0. 003mm,周隹刻深度< O. 1_。
3.根據權利要求I所述用於小尺寸柱面刀具的雷射標刻方法，其特徵在於所述雷射器為Nd = YAG雷射器。
4.根據權利要求I所述用於小尺寸柱面刀具的雷射標刻方法，其特徵在於所述ー維條碼code39碼寬比為I. 75。
5.根據權利要求I所述用於小尺寸柱面刀具的雷射標刻方法，其特徵在於所述ー維條碼code39碼高度為1_。
全文摘要
本發明提出的一種用於小尺寸柱面刀具的雷射標刻方法，其特徵在於步驟如下選擇一維條碼code39碼，採用雷射器將一維條碼code39碼完全聚焦打在刀具柱面，雷射器工作功率為30-50W，有效矢量步長為0.005～0.01mm，有效矢量步間延時為20～80μs；保持刀具裝卡位置不變，上下微調雷射焦距上下微調雷射焦距為±0.1mm，重複步驟2一次，標刻完成。本發明方法實現了刀具信息的標刻和識別，有效解決了小尺寸柱面刀具的標識問題。
文檔編號B44B3/00GK102632755SQ201210122790
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月24日 優先權日2012年4月24日
發明者富婷婷 申請人:西安興元科技有限公司